[发明专利]一种基于物联网的燃烧机故障诊断系统

权利要求书

1.一种基于物联网的燃烧机故障诊断系统，其特征在于，包括：数据采集装置、云端服务器和故障诊断中心；

所述数据采集装置，用于实时采集监测区域内的燃烧机的运行状态数据并将其传输至所述云端服务器进行存储；所述故障诊断中心，用于从所述云端服务器中获取所述燃烧机的运行状态数据，并对该数据进行处理和分析，判断燃烧机的运行状态，并在判断结果显示燃烧机发生故障时，进行报警；

其中，所述数据采集装置包括基站和多个部署在监测区域内的传感器节点，所述传感器节点安装在燃烧机上，所述监测区域内的传感器节点通过自组织方式构成一个无线传感器网络；所述传感器节点用于采集燃烧机的运行状态数据并发送至所述基站，所述基站汇聚各个传感器节点采集的数据并发送至所述云端服务器；

所述传感器节点构成的无线传感器网络为分簇网络结构，传感器节点在网络启动时刻进行分簇，从而确定多个传感器节点作为簇首节点，其余的传感器节点加入到与其通信距离最近的簇首节点，成为相应簇首节点的簇成员节点；簇成员节点采集燃烧机的运行状态数据并发送至相应的簇首节点，簇首节点汇聚其簇成员节点发送的数据并发送至所述基站；

所述的传感器节点在网络启动时刻进行分簇，从而确定多个传感器节点作为簇首节点，具体是：

(1)所述基站向各传感器节点发送竞选簇首的指令，各传感器节点接收到竞选簇首的指令后，产生一个0和1之间的随机数；

(2)每个传感器节点按照下式计算随机阈值，如果产生的随机数小于随机阈值，则该传感器节点成为备选簇首节点，反之，则该传感器节点作为普通节点：

式中，T(n)为传感器节点n的随机阈值，H为传感器节点n的邻居节点构成的结合，其中，邻居节点指的是：在该传感器节点通信范围内的其他传感器节点，E_res(n)为传感器节点n的当前剩余能量值，E₀(n)为传感器节点n的初始能量值，r为当前轮数，d(n,BS)为传感器节点n与基站之间的空间距离，d(n,i)为传感器节点n与其邻居节点i之间的空间距离，Ne(n)为传感器节点n的邻居节点数，为该无线传感器网络中的传感器节点的平均邻居节点数，Ne_max为该无线传感器网络中的传感器节点的最大邻居节点数；

(3)对当选为备选簇首节点的传感器节点进行调整，从而确定真正的簇首节点；

(4)真正的簇首节点向周围广播成为簇首节点的信息，其他的传感器节点加入到与之通信距离最近的真正的簇首节点的簇中，成为相应簇首节点的簇成员节点；

所述的对当选为备选簇首节点的传感器节点进行调整，从而确定真正的簇首节点，具体是：

(1)备选簇首节点向周围广播成为备选簇首节点的信息，若两个备选簇首节点之间的空间距离小于设定的空间距离阈值时，则选择权重值较大的备选簇首节点作为真正的簇首节点，而另一个备选簇首节点则恢复成普通节点；其中，备选簇首节点的权重值可通过下式计算得到：

式中，ω(I_a)为备选簇首节点I_a的权重值，E_res(I_a)为备选簇首节点I_a当前剩余能量值，E₁(I_a)为备选簇首节点I_a接收其邻居节点以及转发单位数据包给所述基站的能耗值，E₀(I_a)为备选簇首节点I_a的初始能量值，为备选簇首节点I_a的邻居节点到备选簇首节点I_a的平均距离，d(I_a,BS)为备选簇首节点I_a与所述基站之间的空间距离，θ₁、θ₂为预设定的权重系数；

(2)若两个备选簇首节点之间的空间距离不小于设定的空间距离阈值时，则计算该两个备选簇首节点的相关系数，若其相关系数大于设定的相关系数阈值，则选择剩余能量大的备选簇首节点作为真正的簇首节点，而另一个备选簇首节点则恢复成普通节点，其中，两个备选簇首节点的相关系数可通过下式计算得到：

式中，Cov(I_b,I_c)为备选簇首节点I_b和I_c之间的相关系数，d_th为设定的空间距离阈值，d(I_b,I_c)为备选簇首节点I_b和I_c之间的空间距离，d(I_b,BS)、d(I_c,BS)分别为所述基站与备选簇首节点I_b、和所述基站与备选簇首节点I_c之间的空间距离，E_res(I_b)、E_res(I_c)分别为备选簇首节点I_b和I_c的当前剩余能量值。